CN102279491B - 快门眼镜及立体显示系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种快门眼镜和立体显示系统，所述快门眼镜包括左眼镜片和右眼镜片，所述左眼镜片和右眼镜片均包括：相对设置的第一基板、第二基板；设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；设置在所述第一基板与液晶层之间的第一电极层；设置在所述第二基板与液晶层之间的第二电极层；以及所述第二电极层与液晶层之间的第三电极层；所述第一电极层、第二电极层、第三电极用于产生电场，以形成具有快门功能和具有屈光度的透镜的快门眼镜。这种设计的快门眼镜能够进行屈光度的调节，方便了近视用户观看立体视频，提高了用户体验。

Description

快门眼镜及立体显示系统

技术领域

本发明涉及液晶显示领域，特别涉及一种快门眼镜及立体显示系统。

背景技术

快门眼镜是用来配套观看3D节目源的，这种利用快门式3D技术设计的高端视频眼镜主要通过提高画面的快速刷新速率(至少要达到120Hz)来实现3D效果，属于主动式3D技术。当3D信号输入到显示设备(诸如显示器、投影机等)后，120Hz的图像便于帧序列的格式实现左右帧交替产生，通过红外发射器将这些帧信号传输出去，负责接收的3D眼镜在刷新同步实现左右眼观看对应的图像，并且保持与2D视像相同的帧数，观众的二眼看到快速切换的不同画面，并且在在大脑中产生错觉，便看到立体图像。

请参阅图1，图1是现有技术快门眼镜镜片结构剖面示意图。在镜片中设置第一电极层100、第二电极层200和液晶层300，并且第一电极层100、液晶层300和第二电极层200依次层叠设置，在使用快门眼镜对3D视频进行观看时，3D视频源设备会发出一包括有左右眼图像的播放时序信号，快门眼镜中有一控制模块接收3D视频源设备发出的时序信号，并根据该时序信号控制对应的快门眼镜的左眼或者右眼的镜片的光阀的开启或者关闭。例如，当3D视频源设备在播放用于快门眼镜左眼观看的图像时，会发送一同步的时序信号至快门眼镜，快门眼镜的控制模块接收到该时序信号后，调节快门眼镜的左眼镜片的电压，使得左眼镜片的第一电极层100与第二电极层200之间的电压相等，从而使得从3D视频源设备发出的3D图像的光线能够通过快门眼镜的左眼镜片进入用户的眼睛；同时控制模块调节快门眼镜的右眼镜片的第一电极层100与第二电极层200之间保持一定的电压，使得从3D视频源设备发出的3D图像的光线不能够通过快门眼镜的右眼镜片进入用户的眼镜。同理，当3D视频源设备在播放用于快门眼镜右眼观看的3D图像时,控制模块根据接收的时序信号调节快门眼镜的右眼镜片的电压，使得右眼镜片的第一电极层100与第二电极层200之间的电压相等，从而使得从3D视频源设备发出的3D图像的光线能够通过快门眼镜的右眼镜片进入用户的眼睛；并且同时调节快门眼镜的左眼镜片的第一电极层100与第二电极层200之间保持一定的电压，使得从3D视频源设备发出的3D图像的光线不能够通过快门眼镜的左眼镜片进入用户的眼镜。这样，通过控制快门眼镜的左眼镜片和右眼镜片的开启或关闭来实现用户观看3D视频。

然而，视力正常的用户可以直接佩带快门式3D眼镜进行3D视频的观看，视力近视的用户则还需要带在近视眼镜后，才能再戴上这种快门式3D眼镜进行3D视频的观看。现有技术中的3D式快门眼镜给近视用户观看3D视频带来了极大的不便，降低了用户体验度。

所以，如何设计出一种能适合近视用户使用的快门式3D眼镜是业界亟须解决的课题之一。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种焦距可调焦距的快门眼镜，以适合近视用户进行3D视频的观看。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种快门眼镜，所述快门眼镜包括快门眼镜的左眼镜片和右眼镜片，左眼镜片和右眼镜片均包括：相对设置的第一基板、第二基板；设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；设置在所述第一基板与液晶层之间的第一电极层；设置在所述第二基板与液晶层之间的第二电极层；以及所述第二电极层与液晶层之间的第三电极层；所述第一电极层、第二电极层、第三电极用于产生电场，以形成具有快门功能和具有屈光度的透镜的快门眼镜。

其中，所述左眼镜片和右眼镜片均还均包括第一偏振片、第二偏振片、第一配向膜和第二配向膜，所述第一偏振片设置在第一基板外表面，第二偏振片设置在第二基板外表面，所述第一配向膜覆盖设置在第一电极层邻近液晶层一侧的表面上，所述第二配向膜覆盖设置在所述第三电极层邻近液晶层一侧的表面上。

其中，所述第三电极层包括中心电极和多个环状电极，所述多个环状电极环绕所述中心电极设置，且所述多个环状电极之间间隔设置。

其中，所述左眼镜片和右眼镜片均还包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述第二电极层与第三电极层之间以隔绝第二电极层与第三电极层。

其中，所述第二电极层对应第三电极层投影处镂空设置。

其中，所述快门眼镜包括镜片变焦模块，所述镜片变焦模块分别与所述第一电极层、第三电极层连接，用于在第一电极层与第三电极层之间施加不同电场，形成具有屈光度可调的快门眼镜。

其中，所述快门眼镜还包括视频通讯模块和与所述视频通讯模块的快门开关控制模块；

所述视频通讯模块用于接收视频播放设备发送的同步时序控制信号，所述同步时序控制信号用于控制左眼镜片光阀开启且右眼镜镜片光阀关闭，或控制左眼镜片光阀关闭且右眼镜镜片光阀开启。

其中，所述快门开关控制模块与所述左眼镜片的第一电极层、第二电极层连接，且与所述右眼镜片的第一电极层、第二电极层连接；

所述快门开关控制模块根据接收到的同步时序控制信号对应控制向左眼镜片的第一电极层与第二电极层之间施加电压，向右眼镜片的第一电极层与第二电极层之间取消施加电压；或

对应控制向右眼镜片的第一电极层与第二电极层之间施加电压，向右眼镜片的第一电极层与第二电极层之间取消施加电压。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种立体显示系统，包括立体显示装置，用于显示立体视频信号并产生同步时序控制信号；和快门眼镜，接收同步时序控制信号并与立体显示器同步，所述快门眼镜包括左眼镜片和右眼镜片，所述左眼镜片和右眼镜片均包括：相对设置的第一基板、第二基板；设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；设置在所述第一基板与液晶层之间的第一电极层；设置在所述第二基板与液晶层之间的第二电极层；以及所述第二电极层与液晶层之间的第三电极层；所述第一电极层、第二电极层、第三电极用于产生电场，以形成具有快门功能和具有屈光度的透镜的快门眼镜。

其中，所述立体显示装置包括立体电视或立体电脑。

区别于现有技术，本发明的快门眼镜通过在快门眼镜的第一镜片和第二镜片的每一镜片中设置第二电极层，第二电极层包括中心电极和环绕中心电极依次间隔设置的多个环状电极，当从中心电极至渐次延伸的环状电极与第一电极间施加逐渐增加的电压时，使得相邻二环状电极对应的液晶层具有不同的光学折射率；使用本发明的快门眼镜可以通过调节施加在第一电极层与第二电极层的中心电极及环状电极上的电压，从而实现对镜片焦距的调节，以实现不同近视用户对立体视频图像的观看。

因此，本发明的快门眼镜具有能够通过调节中心电极和每一环状电极分别与第一电极层之间的电压进而实现调节镜片的焦距从而实现调节快门眼镜的屈光度，方便了近视用户观看立体视频，提高了用户体验。

附图说明

图1是现有技术快门眼镜镜片结构剖面示意图；

图2是本发明快门眼镜实施例镜片剖面结构示意图；

图3是本发明快门眼镜镜片的另一实施例剖面结构示意图；

图4是本发明实施例第三电极层第一种剖面结构示意图；

图5是本发明实施例第三电极层第二种剖面结构示意图；

图6是本发明实施例第三电极层第三种剖面结构示意图；

图7是是本发明快门眼镜的结构示意图；

图8是本发明快门眼镜实施例镜片进行调焦功能时液晶层的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

请参阅图2，本发明快门眼镜的实施例包括具有相同、相似或对称的第一镜片和第二镜片，为方便描述本发明，图2仅示出了其中之一。第一镜片或第二镜片均包括第一电极层111、第二电极层113、第三电极层115和夹设于第一电极层111和第三电极层115间的液晶层117。并且，第一电极层111、液晶层117、第三电极层115和第二电极层113依次层叠设置；所述第一电极层111、第二电极层113、第三电极层115用于产生电场，以形成具有快门功能和具有屈光度的透镜的快门眼镜。

在图2中，第三电极层115被夹设于第二电极层113与液晶层117之间，其中第二电极层113设置为一整层设置的阵列电极。

第二电极层113与第三电极层115相邻设置且彼此绝缘。通常在第二电极层113与第三电极层115之间设置一绝缘材料层114以防止第二电极层113与第三电极层115相互导电，绝缘材料层114例如可以有二氧化硅等材料制成。。

第一电极层111、第二电极层113和第三电极层115均具有良好的光透过性，例如可以采用ITO、IZO等透明导电材料制成。

本实施例中快门眼镜的镜片还可以包括第一基板112和第二基板116，第一基板112和第二基板116通常均选用光透过性较好的材料制成，如玻璃基板。在镜片中，第一基板112、第一电极层111、液晶层117、第二电极层113、第三电极层115和第二基板116依次层叠设置。

第一镜片或第二镜片均还包括第一偏振片118、第二偏振片119、第一配向膜120和第二配向膜121。

第一偏振片118设置在第一基板112外表面上，第二偏振片119设置在第二基板116外表面上，第一偏振片118与第二偏振片119正交设置。

第一配向膜120覆盖设置在第一电极层111邻近液晶层117一侧的表面上，第二配向膜121覆盖设置在第三电极层115邻近液晶层117一侧的表面上，第一配向膜120与第二配向膜121的方向可以一致，也可以相互垂直，具体根据需要设置，同时可根据不同的液晶驱动方式对应改变第一配向膜120和第二配向膜121分别与摩擦方向的夹角，以达到最佳的液晶显示效果。

下面具体描述第三电极层115的结构：

第三电极层115包括中心电极131和环绕中心电极依次间隔设置的多个环状电极133，其中环状电极133数目根据设计进行设置，此处不作限制；具体的：

如图4所示，本发明优选实施例的中心电极131设置为矩形，环状电极133环绕中心电极131依次间隔设置，其中，矩形的环状电极133与中心电极131为同心设置的矩形环状电极，多个环状电极133均设置为封闭的矩形环状，相邻环状电极133彼此保持间隔。

当然在其它实施例中，第三电极层15的具体设计还可以如图5、图6所示，具体的：

在一实施例中，如图5所示，中心电极231可设置为一圆形，环绕中心电极231的多个环状电极233设置为以中心电极231为同心圆的圆环形，相邻环状电极233彼此保持间隔。

在另一实施例中，如图6所示，中心电极331还可以设置为矩形，多个环状电极333均设置为矩形环状，每一环状电极333均设置为矩环形状，第一环状电极333由不连续的线段组成，即每一环状电极333上设置有开口，且相邻环状电极333彼此保持间隔。

当然，中心电极131与环状电极133的结构还可以是其它组合的结构，此处不做限制。

值得注意的是，在另一实施例中，第二电极层213也可以设置成如图3所示的形状，具体的，第二电极层213与第三电极层215正对设置，并且将第三电极层215在第二电极层213的投影处镂空设置，即第二电极层213中相对第三电极层215的投影处不设置电极，即在第三电极层215上的第二电极层213的正面投影处镂空。即：第二电极层213上的电极与第三电极215层上的电极错开排列，二者形成互补的关系。

请参阅图7，本实施例的快门眼镜还包括液晶开关控制模块3、镜片变焦模块5、快门开关控制模块7和视频通讯模块9；其中，液晶开关控制模块3、镜片变焦模块5、快门开关控制模块7和视频通讯模块9分别设置在快门眼镜上，并在快门眼镜上设置外露的按钮的以方便用户控制和使用快门眼镜。

镜片变焦模块5分别与液晶镜片的第一电极层111，第三电极层115的中心电极131以及第三电极层115上的每一环状电极133连接，用于调节中心电极131与第一电极层111之间，以及环状电极133与第一电极层111之间的电压。当对快门眼镜进行焦距调节时以适应近视用户使用时，镜片变焦模块5在从中心电极131至渐次延伸的环状电极133分别与第一电极层111之间施加逐渐增加的一组电压，为描述方便，下文从中心电极131至渐次延伸的环状电极133分别与第一电极之间施加逐渐增加的一组电压称之为电极组电压，使得每个环状电极133对应的液晶层117具有不同的光学折射率，且液晶层117的光学折射率从中心电极131处向环状电极133逐渐增大，离中心电极越远的环状电极对应的液晶层的折射率越大；此时，液晶层117的液晶分子的排布如图8所示。液晶层117的光学折射率的分布相当于一个凹透镜的折射率分布，这里设定第二电极层113为位于邻近用户眼睛的镜片一侧的电极层，第一电极层111为位于远离用户眼睛的镜片的一侧的电极层。具有凹透镜光学射率分布的液晶层117能够使得从第一基板112进入的液晶层117的平行光线穿过第二基板116从第二基板116表面射出，射出光线的反向延长线在镜片远离第二基板116且邻近第一基板112的一侧区域内聚于一点。该点即为液晶层在当前电极组电压时形成的凹透镜分布折射率的焦点，该焦点到镜片中心的距离即为镜片在当前电极组电压时的焦距。

通过调节第一电极层111与第三电极层115之间的电压实现改变液晶层117的液晶分子的光学折射率，从而实现改变液晶透镜的屈光充，以适应不同屈光度的用户使用。

可以理解，当从中心电极131至渐次延伸的环状电极133分别与第一电极之间施加逐渐降低的电压时，使得每个环状电极133对应的液晶层17具有不同的光学折射率，且镜片的液晶层17的光学折射率从中心电极131处向环状电极133逐渐减小，离中心电极越远的环状电极133对应的液晶层117的折射率越小。此时，液晶层117的折射率分布相当于一个凸透镜的折射率分布，此时的镜片应用在快门眼镜中，则形成一个适合远视眼用户使用的快门眼镜。

当通过镜片变焦模块5对电极组电压进行调节时，相邻二环状电极133对应的液晶层117的光学折射率也发生改变，从而改变眼镜镜片的焦距，即通过调节电极组电压，从而实现改变镜片的焦距，从而适应不同近视度数的人使用。液晶开关控制模块3与镜片变焦模块5连接，用于开启或者关闭镜片变焦模块5对镜片焦距的调节功能，方便用户对快门眼镜调焦功能的选择。

视频通讯模块9用于接收视频播放设备发送的时序控制信号，在用快门眼镜进行3D视频图像的观看时，3D视频播放设备会分时交替向外发出应用于快门眼镜左眼观看和右眼观看的帧图像，同时会向视频通讯模块9发送同步的时序控制信号，视频通讯模块9对应接收，以实现当视频播放设备发出用于左眼观看的帧图像时，快门眼镜的第一镜片光阀开启，第二镜片光阀关闭，这里第一镜片对应于用户的左眼使用的左眼镜片，第二镜片对应于用户右眼使用的右眼镜片。此时，视频播放设备发出的帧图像能够穿过用于左眼观看的镜片。当视频播放设备发出用于右眼观看的帧图像时，左眼镜片光阀关闭，右眼镜片光阀开启，此时，视频播放设备发出的帧图像光线能够穿过用于左眼观看的镜片。

快门开关控制模块7分别与第一镜片和第二镜片的第一电极层111、第二电极层113和视频通讯模块9连接。当用户使用快门眼镜进行视频观看时，开启快门开关控制模块7，快门开关控制模块7根据视频通讯模块9接收同步的时序控制信号，并对应对第一镜片或者第二镜片的第一电极层111与第二电极层113之间施加电压，以开启第一镜片或者第二镜片的光阀。即，视频播放设备发出用于左眼观看的帧图像时，快门开关控制模块停止对第一镜片的第一电极层111与第二电极层113施加电压，同时开始对第二镜片的第一电极层111与第二电极层113施加电压，此时，第一镜片的光阀开启能够接收从视频播放设备发出的帧图像的光线，第二镜片的光阀关闭不能够接收从视频播放设备发出的帧图像的光线。本发明这里只是为了描述方便，这里只列举了一种控制方式，还可以有其它多种控制方式，均不用于限制本发明的构思。

本实施例的快门眼镜在具体的设计中，由于第三电极层115位于第一电极层111与第二电极层113之间，第三电极层115会屏蔽掉第一电极层111与第二电极层113的电场。因此，当本发明的第二电极层13设计为如图2所示的结构时，考虑到第三电极层的屏蔽作用，可以设置快门开关控制模块7还与第三电极层115连接，当需对第一电极层111与第二电极层113施加电压以关闭第一镜片或者第二镜片的光阀时，快门开关控制模块7可同时对第三电极层115与第一电极层111之间施加一预设电压以补偿第三电极层115屏蔽的电场。

值得注意的是，在另一实施例中，当本发明的第二电极层213设计为如图3所示的结构时，当需对第一电极层211与第二电极层213施加电压以关闭第一镜片或者第二镜片的光阀时，快门开关控制模块7可同时与第一电极层211、第二电极层213和第三电极层215连接，对第二电极层213、第三电极层215分别与第一电极层211之间施加一相同的电压。

相较于现有技术，本发明的快门眼镜通过在快门眼镜的第一镜片和第二镜片的每一镜片中设置第三电极层115，第三电极层115包括中心电极131和环绕中心电极131依次间隔设置的多个环状电极133，当从中心电极131至渐次延伸的环状电极133与第一电极层111间施加逐渐增加的电压时，使得相邻二环状电极133对应的液晶层115具有不同的光学折射率；使用本发明的快门眼镜可以通过调节施加在第一电极层111与第三电极层115的中心电极131及环状电极133上的电压，从而实现对镜片焦距的调节，以实现不同近视用户对3D视频图像的观看。

因此，本实施例中的快门眼镜具有能够通过调节中心电极131和每一环状电极133分别与第一电极层111之间的电压进而实现调节镜片的焦距，方便了近视用户观看3D视频，提高了用户体验。

本发明还提供一种立体显示系统，所述立体显示系统包括立体显示装置和上述快门眼镜。所述立体显示装置包括立体电视或立体电脑，所述立体显示装置用于显示立体视频信号并产生同步时序控制信号；所述快门眼镜，接收同步时序控制信号并与立体显示器同步。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种快门眼镜，其特征在于，包括左眼镜片和右眼镜片，所述的左眼镜片和右眼镜片分别包括：

相对设置的第一基板、第二基板；

设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

设置在所述第一基板与液晶层之间的第一电极层；

设置在所述第二基板与液晶层之间的第二电极层；

以及设置在所述第二电极层与液晶层之间的第三电极层；

所述第一电极层、第二电极层、第三电极用于产生电场，使得该快门眼镜具有快门功能和具有屈光度的透镜结构；其中，所述第三电极层包括中心电极和多个环状电极，所述多个环状电极环绕所述中心电极设置，且所述多个环状电极之间间隔设置。

2.根据权利要求1所述的快门眼镜，其特征在于，所述左眼镜片和右眼镜片分别进一步包括第一偏振片、第二偏振片、第一配向膜和第二配向膜，所述第一偏振片设置在第一基板外表面，第二偏振片设置在第二基板外表面，所述第一配向膜覆盖设置在第一电极层邻近液晶层一侧的表面上，所述第二配向膜覆盖设置在所述第三电极层邻近液晶层一侧的表面上。

3.根据权利要求2所述的快门眼镜，其特征在于，所述左眼镜片和右眼镜片分别进一步包括绝缘层，所述绝缘层设置在所述第二电极层与第三电极层之间以隔绝第二电极层与第三电极层。

4.根据权利要求3所述的快门眼镜，其特征在于，所述第二电极层对应第三电极层投影处镂空设置。

5.根据权利要求4所述的快门眼镜，其特征在于，所述快门眼镜包括镜片变焦模块，所述镜片变焦模块分别与所述第一电极层、第三电极层连接，用于在第一电极层与第三电极层之间施加不同电场，调节屈光度。

6.根据权利要求5所述的快门眼镜，其特征在于，所述快门眼镜还包括视频通讯模块和与所述视频通讯模块的快门开关控制模块；

所述视频通讯模块用于接收视频播放设备发送的同步时序控制信号，所述同步时序控制信号用于控制左眼镜片光阀开启且右眼镜镜片光阀关闭，或控制左眼镜片光阀关闭且右眼镜镜片光阀开启。

7.根据权利要求6所述的快门眼镜，其特征在于，所述快门开关控制模块与所述左眼镜片的第一电极层、第二电极层连接，且与所述右眼镜片的第一电极层、第二电极层连接；

所述快门开关控制模块根据接收到的同步时序控制信号对应控制向左眼镜片的第一电极层与第二电极层之间施加电压，向右眼镜片的第一电极层与第二电极层之间取消施加电压；或

对应控制向右眼镜片的第一电极层与第二电极层之间施加电压，向右眼镜片的第一电极层与第二电极层之间取消施加电压。

8.一种立体显示系统，包括：

立体显示装置，用于显示立体视频信号并产生同步时序控制信号；

快门眼镜，接收同步时序控制信号并与立体显示器同步，所述快门眼镜包括左眼镜片和右眼镜片，所述左眼镜片和右眼镜片均包括：

相对设置的第一基板、第二基板；

设置在所述第一基板和第二基板之间的液晶层；

设置在所述第一基板与液晶层之间的第一电极层；

设置在所述第二基板与液晶层之间的第二电极层；

以及所述第二电极层与液晶层之间的第三电极层；

所述第一电极层、第二电极层、第三电极用于产生电场，以形成具有快门功能和具有屈光度的透镜的快门眼镜；其中，所述第三电极层包括中心电极和多个环状电极，所述多个环状电极环绕所述中心电极设置，且所述多个环状电极之间间隔设置。

9.根据权利要求8所述的立体显示系统，其特征在于，所述立体显示装置包括立体电视或立体电脑。